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孔板流量计在天然气流量计量中应用案例
点击次数:581 发布时间:2015-06-06

1.计量中存在的问题
    标准孔板流量计是一种间接的、综合参数的技术测量,使用仪表多,影响因素复杂。正常情况下其测量精度能满足GB2624-93标准和SY/T6143-1996(天然气流量计量的标准孔板计量方法》标准的要求。在实际工作中,偏离标准规定的条件对计量准确度的影响,有的可定量估算并进行修正,有的只能估计其变化趋势,但有的是多种条件同时偏离,这就产生了常复杂的情况。因为一般文献只介绍某一条件偏离引起的误差,缺少多种条件同时偏离时误差测量的相关资料。大量的现场调查和实践经验表明,出现计量问题的主要原因是节流装置的设计、制造、安装使用和工况条件偏离了标准规定的范围。其主要表现如下:
    (1)没有严格按SY/ T6)43-1996标准进行设计,制造和安装。选择测量管径过大,长期处于低雷诺整数下进行,上下游管段未按标准要求安装配套,管内径未实测,管内粗糙度超出允许限度,取压孔加工不规范或堵塞,孔板加工及安装不符合规定。上述不符合规定的条件,破坏了正常流动状态,可能给计量结果造成1%~5%甚至更高的误差。
    (2)没有严格执行管理规程中维修和定期检验的要求。没有定期检查清洗节流装置,孔板取压装置严重污染;孔板迎流面污物堆积,使计量结果偏低,附加误差无法估计;孔板反装.可产生15%以上的负偏差;计量旁路管道阀门内漏,使计量值偏低;计量检测工具使用维护不当,造成测量参数的附加误差。
    (3)不合理的积算方法和取值方法,计量情况偏离标准规定条件。积算方法本身的不合理,对温度,压力,气体组成的变化没有自动补偿;流量随时间变化波动频策,特别是供城镇用气而无调峰设施的计量装里,直接影响天然气计量的准确度。
2.提高天然气流量计量准确度的措施
    天然气流量计量精度与孔板、取压装置、管道条件、安装质量、计量仪表、积算方法等诸多因素有关,为提高流量计量准确度,可采取以下具体措施。
    (1)严格贯彻标准
    SY/T6143-1996标准对测量管长度、直管、内表面粗糙度等有严格的技术要求。当测量管zui小长度不能满足标准要求时,会给流量测量结果带来偏差,其大小与孔径比和雷诺数有关,必须在孔板前面的直管上安装整流器才能保证计量精度。孔板人口端面必须与管道轴线垂直,其偏差不能超过1%,安装孔板时要注意装人管道的方向,严禁反装,必须符合标准对不同轴度公差的要求。法兰,孔板与取压装置之间的密封垫片不得突人直管段内或取压装置的内腔,不得挡住取压口而引起取压装置的改变。新建场站必须在管道吹扫并运行几天后,再将孔板安装到节流装置上,以免孔板被气体中液、固体杂质损伤或污染。另外,应开发天然气流量计量软件,提高节流装置设计和仪表选型的技术水平,完善计量管理制度,制定切合实际的管理与使用规程,以保证计量装置运行可靠,获得满意的计量精度。
    (2)正确选择压差量程
    孔板流量计以较稳定的流速参数作为设计依据,流量过小或过大都会使计量误差增加。要正确选择与使用差压计,若差压计工作量程在30%以下,会大大降低流量测量精度。当天然气流量减小后,要及时更换差压计的量程或孔板规格,否则因差压造成计量误差会成倍增加。在选择仪表差压量程时,既要考虑孔径比,又要使经过孔板压力损失后的压力满足生产需要。法兰取压和角接取压孔径比的值应在0.2-0.75之间,一般宜选择在0.4~0.6之间,这样,既可保证计量精度,又能减小压力损失。
    (3)采用专用流量计算机的积算方案
    专用积算方案采用现代数学计算机技术,可按用户的要求进行各种流量(体积流量和质量流量)的计算,自动连续地对流量进行全补偿或部分补偿,只要将流量方程中各个系统的公式按一定的要求编程,就可达到积算流量的目的。
    (4)采用可换孔板装置与定值节流装置
    可换孔板节流装置是一种结构上有重大突破的新型节流装置,节流元件安装在固定的座体内(座体通过法兰与管道连接),在不拆动管道或不停输的情况下,可方便地提升孔板进行检查,清洗或更换,从而保证了计量准确度。采用液压升降装置孔板提升轻便,特别适用于大口径孔板。这种节流装置还配有清洗机构,可消除脏垢介质,为单井天然气的准确计量提供了有效的手段。
    定值节流装置改变了现有节流装置,根据计算结果加工其孔径的方法,每一种公称通径管道配以有限孔径的节流件,孔径系列按优先系数选取。采用定值节流装置有利于产品批量生产,降低生产成本。可换孔板节流装置和定值孔板相配套,将改变传统的生产方式,实现节流装置产品系列化,通用化和标准化,有利于提高节流装置计量的准确度。
3.孔板流量计入口边缘尖锐度的问题
    孔板流量计在天然气工业中是法定计量仪表之一,具有结构牢固,易于复制,试验数据丰富,无需实流校准即可投用等许多优点。但孔板开孔直角人口边缘尖锐度的钝化问题一直困扰着流量测量工作者。
在流体的冲刷作用下,刚投人使用的孔板开孔直角人口边缘可能很快变钝,使流出系数发生变化。
    SY/T6143 - 1996标准认为,当的rk/d <0.0004时(rk为边缘半径,d为孔板开孔直径),孔板开孔直角人口边缘是尖锐的。试验证明,新孔板加工的rk改为0.04~0.07mm,对于大的开孔直径较容易满足,而对小的开孔直径要满足上述要求很困难。开孔直角人口边缘尖锐度影响是一个十分重要的问题,目前主要解决办法如下:
    (1)在流出系数中引人修正系数Bk。孔板使用一段时间,经检查当rk/d>0.004时,应对流出系数C进行修正。修正系数B*按SY/T6143-1996标准中C1取值。
    (2)采用耐磨孔板。在标准孔板开孔的人口加工一个倒角,并有一定限度,可以在标准孔板流出系数上乘一个修正系数来得到耐磨孔板的流出系数。
    (3)定期检查,及时更换。采用可提升孔板装置使孔板的检查工作可以方便进行。在计量要求较高的情况下。不合格的孔板应更换或采取修正系数方法予以修正。
    孔板开孔直角人口边缘尖锐问题至今未获得满意解决,廓形节流件(如喷嘴,文丘里管)不存在人口边缘尖锐度变化引起流出系数变化的问题,制造成本将大幅度下降且质量易得到保证。采用廓形的节流元件代替标准孔板,可以解决孔板开孔直角人口边缘尖锐度钝化问题。
4.测量范围的扩展
    孔板流量计一般适用的测量范围为3.5:1,而天然气输配中实际的流量变化有时会超过这一范围,在这种情况下,其测量准确度显著下降。虽然理论上标准孔板流量计的测zui范围可以扩展,但因受技术手段限制无法实现。如果采用定值节流装置与宽量程差压变送器智能流量积算仪或流量计算机配套使用,可方便地扩展流量量程或迁移量程,进而实现传统差压流量计智能化,这将是节流装置发展应用中的又一次重大突破。

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